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Fortentwicklung der Verordnung (EU) Nr. 2016/1628 für Mobile Maschinen und Geräte - NRMM (Non Road Mobile Machinery)

Non Road Mobile Machinery (NRMM), wie Baumaschinen, Traktoren oder Rasenmäher, emittieren jährlich fast die gleiche Menge an Abgaspartikeln wie Straßenfahrzeuge. Neue Motoren müssen die Abgasstufe V erfüllen, aber die EU-Verordnung 2016/1628 berücksichtigt nicht ausreichend Leerlaufphasen und Kaltstarts, die einen großen Teil der Emissionen ausmachen können. Die Grenzwerte für kleinere Benzingeräte liegen weit hinter den aktuellen Anforderungen für Pkw oder Mopeds zurück. Daher wird eine Fortentwicklung der Gesetzgebung empfohlen, die auch den Umstieg auf Nullemissionsantriebe unterstützt. Die Studie basiert auf Literatur, Telematikauswertungen und eigenen Messungen und ist vor allem für Wissenschaftler und Ingenieure relevant. Veröffentlicht in Texte | 53/2023.

Fortentwicklung der Verordnung (EU) Nr. 2016/1628 für Mobile Maschinen und Geräte - NRMM (Non Road Mobile Machinery)

Non Road Mobile Machinery (NRMM), wie z.B. Baumaschinen, Traktoren oder Rasenmäher, sind eine der wesentlichen mobilen Quellen für Schadstoffemissionen. Sie emittieren deutschlandweit jährlich fast die gleiche Menge an Abgaspartikeln und ca. 15 % der Stickoxid Emissionen verglichen mit Straßenfahrzeugen, wie z.B. Autos oder Lkw. Neue NRMM-Motoren müssen aktuell die Abgasstufe V nach der EU-Verordnung 2016/1628 erfüllen. Die strengen Grenzwerte entsprechen in etwa denen der Euro VI für LKW. Die vorliegende Studie untersucht, ob NRMM auch im Realbetrieb geringe Emissionen aufweisen. Stufe V-Motoren der Kategorie 56 bis 560 Kilowatt Nennleistung, welche einen Großteil aller NRMM ausmachen, halten diese Grenzwerte unter normalen Arbeitsbedingungen ein. Leerlaufphasen und Kaltstarts, welche über 50 % der Gesamtemissionen ausmachen können, fließen jedoch in der aktuellen Verordnung nicht ausreichend mit ein. Eine zukünftige In-Service-Conformity-Gesetzgebung sollte dies berücksichtigen. Die Partikel- und Stickoxidgrenzwerte für Dieselmotoren bis 19 kW (bei Binnenschiffen bis 300 kW) entsprechen noch etwa dem Stand von Euro-IV-Lkw oder älter. Die Grenzwerte für kleinere Benzingeräte liegen weit hinter den aktuellen Anforderungen für Pkw oder Mopeds zurück. Eine Fortentwicklung der Gesetzgebung wird daher empfohlen. Diese sollte auch den Umstieg auf Nullemissionsantriebe, z.B. Elektrogeräte, zum Ziel haben und dieses, beispielsweise durch ambitionierte Emissionsgrenzwerte und eine Roadmap, unterstützen. Die Erkenntnisse der Studie stützen sich auf ein umfangreiches Daten-Set basierend auf Literatur, Telematiksystemen und eigenen Messungen mit portablen Emissionsmessgeräten (PEMS). Weiteren Forschungsbedarf sehen die Autoren insbesondere bei der Frage, ob die Motoren auch über eine lange Lebenszeit sauber sind und welche Rolle Defekte oder Manipulationen spielen. Quelle: Forschungsbericht

Der Einfluss zulaessiger Pruefstandstoleranzen auf den Emissions-Messwert bei Abgas-Typpruefungen nach ECE R. 151 fuer Mofas und Mopeds

Das Projekt "Der Einfluss zulaessiger Pruefstandstoleranzen auf den Emissions-Messwert bei Abgas-Typpruefungen nach ECE R. 151 fuer Mofas und Mopeds" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Gießen-Friedberg durchgeführt. Die Zulassung von Mofas und Mopeds zum Strassenverkehr soll kuenftig von der Einhaltung bestimmter CO- und CH-Grenzwerte nach einem Testverfahren laut ECE-Dokument TRABS/SCI/WP 29/R 151 abhaengig sein. Dieses Verfahren fordert extreme Genauigkeit bei der Analysen-Anlage und laesst zugleich erhebliche Toleranzen bei der Rollenpruefstandsauslegung und -einstellung zu. Es wird untersucht, in welchem Rahmen der ermittelte Schadstoff-Messwert infolge bewusster oder unbewusster Ausnutzung der Pruefstandstoleranzen schwanken kann.

Entwicklung eines verbrauchs- und schadstoffarmen Viertakt-Kleinmotors

Das Projekt "Entwicklung eines verbrauchs- und schadstoffarmen Viertakt-Kleinmotors" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BING Power Systems GmbH durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Angesichts der Verknappung der fossilen Brennstoffe sowie zunehmender Forderungen nach Schadstoffreduktion und Klimaschutz treten ein sparsamer Verbrauch und geringe Emissionen auch bei Klein-motoren in den Vordergrund. Gemeint sind damit Anwendungen wie Mopeds und Motorräder, aber auch Rasenmäher oder Motorsägen mit Ottomotoren. Im Gegensatz zu größeren Motoren können keine aufwendigen und kostenintensiven Techniken, wie z. B. Katalysatoren, zum Einsatz kommen, da dies von den Kunden nicht akzeptiert würde, denkt man beispielsweise an Massenmärkte für Motorräder in Asien. Dort ist das Motorrad das Hauptfortbewegungsmittel. Ottomotoren werden entweder mit Saugrohr-Vergasern oder mit Benzineinspritzern betrieben. Für Motorräder kostet ein normaler Vergaser zwischen 10-20 EUR, ein Einspritzer dagegen 100-150 EUR, weshalb letzterer nur für größere Motorräder eingesetzt wird. Die technisch aufwendigere Einspritzung trägt durch genaue Dosierung des Kraftstoffes zur Einsparung bei, während in konventionellen Vergasern, die starr auf einen Hauptlastfall eingestellt sind, Kraftstoff vergeudet wird. Jedoch werden die meisten kleineren Ottomotoren aus Kostengründen mit Vergasern ausgerüstet. Die Firma BING GmbH ist der größte Vergaserhersteller in Deutschland. Zusammen mit dem Institut für Fahrzeugtechnik (IFZN) der Fachhochschule Nürnberg und der sachs engineering GmbH sollte ein elektronisch gesteuerter Vergaser entwickelt werden, der nur ca. 30% eines Einspritzsystems kostet. Durch die Steuerung sollten 10-15% Kraftstoff und Emissionen eingespart werden. Die Kombination dieser ökologischen und ökonomischen Vorteile bietet weltweit beste ermarktungsaussichten, gerade angesichts tendenziell steigender Ölpreise. Fazit: Mit dem Vorhaben wurde das Prinzip der Steuerbarkeit der Gemischzufuhr für Viertakt-Kleinmotoren mit einer getakteten Düse auf Basis von Signalen aus der Zündelektronik nachgewiesen, so dass auch ohne Verwendung einer Lambda-Sonde ein Motorbetrieb mit ? ? 1 für annähernd alle Lastfälle eingestellt werden kann. Es ist ein effizienter Kompromiss zwischen Saugrohr-Vergaser und Einspritzer entstanden, der in puncto Kraftstoffverbrauch und Emissionen bessere Werte erzielt als der Saugrohr-Vergaser, aber kostengünstiger angeboten werden kann als der technisch aufwendigere Einspritzer. Mit dem neuen System werden für kleine Viertakt-Motoren auch in Zukunft verschärfte Abgasnormen eingehalten wer-den können.

Massnahmen zur Absenkung des Geraeusches von Kleinkraftraedern und Verminderung der subjektiven Laestigkeit

Das Projekt "Massnahmen zur Absenkung des Geraeusches von Kleinkraftraedern und Verminderung der subjektiven Laestigkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zuendapp-Werke durchgeführt. Eine eventuelle Aenderung der Definition des Kleinkraftrades (heute 50 cm'3) bzw. der Fuehrerscheinklasse 4 gibt die Moeglichkeit, wesentlich leisere Kleinkraftraeder zu bauen. Als Demonstrationsprojekt ist ein Kleinkraftrad von ca. 5 kW zu entwickeln, das auf das Heute uebliche unelastische hochtourige Triebwerk verzichtet.

Air pollution at human scales in an urban environment

Air pollution is a global challenge causing millions of premature deaths annually. This is limited not only to developing, but also developed nations, with cities in particular struggling to meet air quality limit values to adequately protect human health. Total exposure to air pollution is often disproportionately affected by the relatively short amount of time spent commuting or in the proximity of traffic. In this exploratory work, we conducted measurements of particle number concentrations using a DiscMini by bicycle. Eighteen tracks with accompanying video footage were analyzed and a suite of factors classified and quantified that influence exposure to air pollution. A method was developed to account for variations in the ambient average concentrations per trip that allowed for comparison across all tracks. Large differences in ultra-localized air pollution levels were identified and quantified for factors such as street type, environmental surroundings, and vehicle type. The occurrence of one or more non-passenger car vehicles, including e.g., buses, mopeds, or trucks, result in an increase in particulate concentrations of 30% to 40% relative to the average ambient level. High traffic situations, such as traffic jams or cars waiting at traffic lights, result in increased particulate concentrations (+47% and +35%, respectively). Cycling in residential neighborhoods decreased particulate number concentrations by 17% relative to the ambient average level, and by 22% when cycling through green spaces or parks. Such information is valuable for citizens who may want to reduce their air pollution exposure when moving through a city, but also for policy makers and urban planners who make or influence infrastructure decisions, to be able to reduce exposure and better protect human health, while progress is made to reduce air pollution levels overall. © 2019 The Authors

Mobilität für Subsahara-Afrika - Nachhaltig über den Lebenszyklus gedacht (MoNaL)

Das Projekt "Mobilität für Subsahara-Afrika - Nachhaltig über den Lebenszyklus gedacht (MoNaL)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Bochum, Fachbereich Elektrotechnik und Informatik, Labor für Nachhaltigkeit in der Technik durchgeführt. Das Projekt MoNaL verfolgt das Ziel, nachhaltige Mobilitätsangebote für die Länder Subsahara-Afrikas zu schaffen. Die Wirkung des Angebots wird ganzheitlich, über den gesamten Lebenszyklus- von der Produktion und dem Design der Fahrzeuge, über die Energieversorgung bis zum Recycling und der Energieversorgungsinfrastruktur - berücksichtigt, verbessert und durch Lebenszyklusanalysen überprüft. Im Rahmen einer Pilotumsetzung in Ghana am Standort des lokalen Partners Don Bosco wird ein Ausleihsystem für E-Mopeds und -Lastenräder technisch und wirtschaftlich erprobt und unter Berücksichtigung lokaler Bedingungen und Nutzeranforderungen angepasst. Nachhaltige Mobilität wird dabei im Zusammenhang mit erneuerbarer Energieversorgung gedacht. Deshalb wird im Vorhaben ein smartes Mini-Grid aus autarken Solaranlagen und Ladestationen entwickelt, das anders als einzelne Anlagen über eine ausreichende Leistung zur Versorgung der E-Fahrzeugen verfügt. Teil des Mini-Grids ist eine automatische Abrechnung der Stromverbräuche der Fahrzeuge und ein smartes Lastenmanagement durch eine Echtzeit-Anpassung des Strompreises an Angebot, Nachfrage, Wetter und Batteriestand. Ziel ist es, die Nutzung von nachhaltigen Mobilitätsalternativen zu intensivieren und gleichzeitig den notwendigen Zugang zu verlässlicher und nachhaltiger Energie zu ermöglichen. Da im Zielland ein erhebliches Problem mit Elektroschrott besteht, wird im Sinne einer ganzheitlichen Betrachtung die Endphase des Lebenszyklus des entwickelten Produktsystems betrachtet. Dazu werden vorhandene Recyclingstrukturen in Ghana analysiert, Optionen für Second-Life Anwendungen von Solarmodulen und Batterien geprüft, Workshops zur Erarbeitung von Umweltstandards mit Stakeholdern vor Ort veranstaltet sowie Qualifizierungsmaßnahmen im Bereich Recycling bzw. Upcycling durchgeführt. Ferner wird durch Qualifizierungsmaßnahmen in den Bereichen E-Mobilität, Solartechnik und Recycling die nachhaltige Nutzung des Produkts gesichert.

Entwicklung und Demonstration laermarmer, manipulationssicherer Fahrzeuge der Mofa- und der Moped/Mokick-Klasse

Das Projekt "Entwicklung und Demonstration laermarmer, manipulationssicherer Fahrzeuge der Mofa- und der Moped/Mokick-Klasse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fichtel und Sachs durchgeführt. An verschiedenen Zweiraedern der Mofa- und der Moped/Mokick-Klasse wurden Loesungen zur Reduzierung der Geraeusch-Emission und zur Unterbindung unsinniger Betriebsweisen erarbeitet. Ausgehend von einer systematischen Untersuchung und Analyse der Geraeuschquellen mussten verschiedene Massnahmen zur Reduzierung der mechanischen Triebwerksgeraeusche, der Muendungsschallquellen an Auspuff- und Ansaugsystem und der Geraeuschquellen des Fahrzeuges durchgefuehrt werden. Bei Hoechstgeschwindigkeits-Vorbeifahrt wurden 63 dB(A) beim Mofa, 67 dB(A) beim Moped und 68 dB(A) beim Roller erreicht, was einer Reduzierung von 3 dB(A), 7 dB(A) und 4 dB(A) entspricht.

Teilvorhaben: Leistungselektronikmodule für elektrische Niedervolt Antriebe

Das Projekt "Teilvorhaben: Leistungselektronikmodule für elektrische Niedervolt Antriebe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Infineon Technologies AG durchgeführt. Elektromobilität betrifft nicht nur Autos, sondern wird auch die Einspurfahrzeuge adressieren. Besonders Kleinkrafträder bis 125ccm und max. 11kW spielen eine tragende Rolle in der persönlichen Mobilität für das urbane Umfeld und die tägliche Nutzung. Ziel ELANi's ist es, effiziente kostengünstige Niedervoltantriebe für diese Fahrzeugklasse zu erforschen. Infineon wird die notwendigen Leistungshalbleitertechnologien und -komponenten erforschen und zusammen mit Konsortialpartnern validieren. Infineon fokussiert in ELANi auf die Teilprojekte 2 und 4: In TP2 Antriebsstrang wird Infineon eine Lösung für den elektrischen Niedervolt-Antrieb entwickeln und Bauelemente für den Antriebsstrang zur Verfügung stellen. In TP4 Symmetrier- und Überwachungselektronik wird sich Infineon auf das Batterie-Management, insbesondere auf die Zell-Überwachung und das Zell-Balancing fokussieren. Diese Zell-Überwachung ist Voraussetzung für die dauerhafte Nutzung des elektrischen Energiespeichers.

Piezoelektrischer Gemischbildner als kostengünstige Technik zur Abgasentgiftung von Kleinkrafträdern - Entwicklung eines Demonstrators zum Nachweis der signifikanten Umweltentlastung sowie der technischen und ökonomischen Machbarkeit

Das Projekt "Piezoelektrischer Gemischbildner als kostengünstige Technik zur Abgasentgiftung von Kleinkrafträdern - Entwicklung eines Demonstrators zum Nachweis der signifikanten Umweltentlastung sowie der technischen und ökonomischen Machbarkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VEMAC GmbH & Co. KG durchgeführt. Zielsetzung und Anlaß des Vorhabens Der 'Otto-Motor' ist das dominierende Motorenprinzip bei Krafträdern, Industrieantrieben mit geringer Leistung und handgeführten Maschinen. Die Leistungsregelung und Gemischaufbereitung bei diesen Anwendungen erfolgt bis heute in der Regel durch einfache Gemischbildner, die prinzipbedingt nur für einen kleinen Betriebsbereich des Motors verbrauchs- oder abgasoptimal abgestimmt werden können. Die Firma VEMAC hat zur Lösung dieser Problematik eine Technik entwickelt und patentiert, mit der durch Regelung des Kraftstoffmassenstroms mit Hilfe von piezoelektrischen Aktuatoren auch in einfachen Gemischbildnern ein optimales Kraftstoff-Luftgemisch über den gesamten Betriebsbereich eines Motors eingestellt werden kann. Gleichzeitig lässt sich durch den elektronisch geregelten Gemischbildner ein erhebliches Kraftstoffeinsparpotential erschließen. Beide Verbesserungspotentiale (Emission und Verbrauch) sollen mit praxisnahen Demonstratoren in Form von Großserien-Krafträdern nachgewiesen werden. Beide Verbesserungspotentiale (Emission und Verbrauch) wurden mit praxisnahen Demonstratoren in Form von Großserien Krafträdern nachgewiesen. Über bereits heute bekannte Abgasgrenzwerte hinaus ist davon auszugehen, dass diese vergleichsweise einfache und kostengünstige Technologie im Zusammenspiel mit einem optimal abgestimmten Katalysator noch erhebliches Potential für zukünftige weitere Absenkungen der Abgasgrenzwerte besitzt. Fazit Im Vorhaben wurde ein indisches Kleinkraftrad vom Typ Glamour 125 des Herstellers Hero Honda mit der PCC Technologie ausgerüstet. In umfangreichen Tests wurde das Systemverhalten mit und ohne PCC Technologie ermittelt. Emissionstest beim TÜV Nord in der Originalkonfiguration zeigten, dass das Fahrzeug wegen der Überschreitung der Abgaswerte bei den Kohlenwasserstoffen (HC) in der europäischen Gemeinschaft nicht in Verkehr gebracht werden darf. Die vorhandenen technischen Maßnahmen (elektronische Zündung, Sekundärluftsystem und Oxidationskatalysator), die der Hersteller eingesetzt hat, reichen nicht aus, um die gesetzlichen Grenzwerte zu erfüllen Die Testergebnisse aus den Motorprüfstands- und den Fahrversuchen zeigen eine Behinderung der Fahrdynamik, durch unzureichende Gemischbildung mit Überfettung des Gemisches (=0,7). Der Kraftstoffverbrauch von 1,89 l/100km im NEFZ bestätigt die fette Abstimmung des Motors. Die geringeren Stickoxid- Emissionen (NOX) werden unter Zunahme der Kohlenmonoxid- (CO) und Kohlenwasserstoffemissionen (HC) erkauft. Der Oxidationskatalysator oxydiert die CO und HC-Bestandteile des Abgases dann unter Zuhilfenahme des Sauerstoffüberschusses aus dem Sekundärluftsystem zu Kohlendioxid (CO2) und Wasserdampf (H2O). Dieser Vorgang geht jedoch zu Lasten des Kraftstoffverbrauchs und führt damit zu einem erhöhten CO2-Ausstoß. (Text gekürzt)

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